ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ И СОПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИОННО - ЖИДКОСТНОГО МОНОМЕРА 2-МЕТАКРИЛОКСИЭТИЛДИЭТИЛАММОНИУМХЛОРИДА Ибрагимова М.Д.,Абдуллаева Ф.М.,Пашаева З.Н.,Багирова Б.Ф.

Институт Нефтехимических Процессов им. акад. Ю.Г. Мамедалиева Национальной Академии Наук Азербайджана


Номер: 3-1
Год: 2017
Страницы: 16-19
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Текст научной статьи

Ионные жидкости - это соли органических или неорганических кислот с объемными органическими основаниями, температура плавления которых ниже 1000С [1-4]. Основное отличие этих соединений от обычных солей, заключается в том, что они состоят не из молекул, а из ионов, чем и объясняется своеобразие их физико-химических свойств и все возрастающий интерес к ним во многих областях науки и техники. Благодаря присущим ионным жидкостям специфическим свойствам: широкому интервалу жидкого состояния (>3000С), низкой температуре плавления (Тпл<1000С), низкому давлению насыщенных паров, нелетучести, негорючести, нетоксичности, невзрывоопасности, высокой полярности, хорошей растворяющей способности по отношению к неорганическим, органическим и металлоорганическим соединениям, различных газов, а также легкости и простоте технологии производства и возможности многократного использования обеспечивает широкий объем и многогранность областей их применения, а также создание технологий «зеленой химии» [2,3,5-7]. Повышенный интерес к полимерам на основе ИЖМ связан с созданием полимерных материалов, обладающих уникальными свойствами ионных жидкостей, и следовательно новым комплексом физико - химических свойств и, соответственно, новыми областями их применения. Синтез таких полимеров осуществляется методом свободно-радикальной, контролируемой радикальной [8-11], ионной, а также координационной полимеризацией ИЖМ [12,13]. В настоящей статье приведены результаты исследований посвященные синтезу ИЖМ 2-метакрилоилоксиэтилдиэтиламмонийхлорида, радикальной полимеризации, а также сополимеризации ее с метакриловой кислотой (МК). Синтез указанного ИЖМ осуществлен в две стадии: на первой стадии осуществлен синтез хлоронгидрида метакриловой кислоты по известной методике [14] - взаимодействием МК с бензоилхлоридом; на второй стадии взаимодействием синтезировоного хлорангидрида с диэтиламиноэтанолом получен ИЖМ с выходом 50% мас в расчете на исходную МК. Структура синтезированного мономера подтверждена ИК- и ЯМР спектральным анализом. ИК-спектры образцов регистрировали на ИК-Фурье спектрометре ALPHA (фирма BRUKER Германия) в диапозоне 600-4000см-1. ЯМР- спектры образцов снимались в спектрометре марки “Bruker-300” (AFR) при частоте 400 МГц. В качестве растворителя применяли дейтерированный хлороформ (CDCI3). Полимеризация синтезированого ИЖМ проводилось в массе и в растворе с использованием в качестве реакционной среды воды или диметилформамида . В качестве радикального инициатора использованы перекись бензоила (ПБ) или персульфат аммония (ПА). Исследовано влияние различных факторов - природы и концентрации инициатора, температуры, продолжительности полимеризации, а также концентрации мономера в растворе на выход поли - 2-метакрилоксиэтилдиэтиламмониумхлорида. Установлено, что с увеличением концентрации мономера в растворе, количества инициатора, а также температуры и продолжительности полимеризации выход полимера увеличивается (табл.1). В частности, при температуре 60 0С, концентрации инициатора -ПА 1,0% мас. и времени полимеризации 5 часов выход поли 2-метакрилоилксиэтил-диэтиламмониумхлорида составляет 80% мас. С увеличением температуры полимеризации до 80 0С в тех же самых условиях процесс завершается практически полной конверсией мономера. При осуществлении процесса полимеризации с использованием в качестве реакционной среды воды в аналогичных условиях при концентрации мономера 25,0% масс, количестве инициатора 1% мас и температуры полимеризации 800С выход полимера составляет 68,2% мас. В указанных условиях полная конверсия мономера достигается при концентрации инициатора равных 2% мас. В случае применения в качестве реакционной среды ДМФ также наблюдаются аналогичные закономерности. При концентрации мономера в растворе 25,0% мас и количестве инициатора - ПБ равных 1,0%мас практически полная конверсия мономера достигается за 5 часов полимеризации. Полимеры, полученные полимеризацией 2-метакрилоксиэтилдиэтил-аммониумхлорида в массе гелеобразные вещества, имеют набухаемость в ДМФ (545,5%), метиленхлориде (256,8%) и т.д., что по-видимому связано наличием сил притяжения между противоположно заряженными фрагментами в макроцепи. Таблица 1 Влияние различных факторов на полимеризацию ИЖМ Мономер:растворитель Количество инициатора, % T, 0C τ,час Выход, % ПА ПБ 1:0 1,0 - 60 5 80,0 1:0 1,0 - 80 5 100 1:0 - 1,0 80 2 98,9 1:1,5(вода) 1,0 - 80 5 68,2 1:1,5(вода) 2,0 - 80 5 100 1:1 (ДМФ) - 1,0 80 2 50,0 1:1(ДМФ) - 1,0 80 5 98,6 Термическая стабильность полученного полимера определена дериватографическим анализом. Показано, что до 2000С практически потеря веса не наблюдается. При 2500С потеря веса составляет 40% мас. Начиная с 284,20С наблюдается снижение скорости деструкции полимера и общая потеря веса при 443,8 0С составляет 86,39% мас. При 648,2 0С остаточная масса полимера составляет 13,61%, что свидетельствует о термической стабильности синтезированного ИЖ полимера. Сополимеризация ИЖМ с метакриловой кислотой (МК) исследована при молярном соотношении компонентов 0,5: 1-3 соответственно. Процесс осуществлен как в массе, так и в растворе, с использованием в качестве реакционной среды воды. Показано, что не зависимо от соотношения мономеров практически полная конверсия в массе наблюдается за 1 час полимеризации с практическим выходом сополимера. В растворе процесс сополимеризации проводилась при температуре 800С, концентрации мономеров в растворе равных -25; 50 и 75% мас и количестве инициатора ПА- 0,5% мас на смесь мономеров. В первую очередь проводилась полимеризация МК в водном растворе. Установлено, что в течение 0,5 час полученный водной раствор полимера полностью теряет текучесть и за два часа процесс практически завершается, что установлено определением йодного числа остаточного количества непрореагировавшей части мономеров. Таблица 2 Влияние различных факторов на сополимеризацию ИЖМ с МК ИЖМ:МК, мольных Растворитель, смесь моно-меров, % мас Инициатор, ПА ,% мас T, 0C τ,час Выход полимера,% мас 0,5:1 - 0,5 80 1,0 80,0 0,5:1 - 1,0 80 1,0 90,6 1:1 - 0,5 80 0,5 95,0 1:2 - 0,5 80 0,5 94,6 1:3 - 0,5 80 0,5 98,6 1:1 3:1 0,5 80 2,5 100 1:1 1:1 0,5 80 2,0 100 1:2 1:1 0,5 80 1,5 91,6 1:2 1:3 0,5 80 1,5 100 1:3 3:1 0,5 80 2,0 100 Полученные результаты свидетельствуют об относительно высокой скорости процесса сополимеризации ИЖМ 2-метакрилоксиэтилдиэтил-аммонийхлорида с метакриловой кислотой по сравнению с гомополимеризацией указанного ИЖМ. Что еще более заметно с увеличением концентрации сомономера - МК в исходной реакционной смеси. Структура полученных полимеров подтверждена ИК и ЯМР спектральными анализами. ЯМР спектры сополимеров, синтезированных при различных соотношениях компонентов, характеризуются наличием полос, относящихся к фрагментам ИЖМ, а также МК. В частности, полосы протонов метильных групп при аммонийном фрагменте проявляются в области 1,34-1,38 м.д. в виде триплета, полосы протонов метильных групп метакрилатных фрагментов наблюдаются в виде синглета в области 1,71 м.д. Протоны метиленовых групп в макроцепи, также проявляются в виде синглета в области 1,24 м.д. Полосы, относящиеся к протонам двух метильных групп, из трех присоединенных к аммонийному фрагменту проявляются в области 3,11-3,22 м.д. в виде квинтета, а полосы протонов третьей метильной группы в области 10,22 в виде синглета. Протон при гидроксильной группе кислотного фрагмента наблюдается в виде синглета в области 11,06 м.д. (a) (б) Рис. ЯМР спектры сополимеров ИЖМ с МК синтезированных при соотношение компонентов 1:3(a), 1:9(b) мольных Определение соотношений интенсивностей полос к протону гидроксильной группы метакрилатного звена (n) и полос протонов метиленовых групп при аммонийном фрагменте ИЖМ (m) дала возможность установить соотношение сомономеров в макроцепи синтезированного сополимера. В частности, установленное соотношение интенсивностей указанных фрагментов в ЯМР спектре (n:m=2,98:1≈3) сополимера, практически полностью совпадает с молярным соотношением компонентов (1:3) в исходной реакционной смеси. Руководствуясь соотношением интенсивностей указанных полос протонов в ЯМР спектре сополимера синтезированного при молярном соотношении компонентов равных 9:1, также установлена аналогичность в составе макроцепи (n:m=9,02:1=9) с составом исходной смеси. Полученные результаты позволяют говорить о протекание процесса сополимеризации с образованием полимерного продукта, имеющего близкий состав к исходному реакционному составу. Термическая стабильность полученных сополимеров, также установлена деривотографическим анализом, так вплоть до 2000С разложение полимерного продукта практически не наблюдается. С дальнейшим увеличением температуры наблюдается потеря веса указанных сополимеров , в частности при 249,20С - 12,66% мас. Таким образом, проведенными исследованиями установлены условия синтеза ионно-жидкостного мономера 2-метакрилоксиэтилдиэтил-аммонийхлорида, и гелеобразного гомополимера и сополимера на его основе.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.